【正文】 采取輕摻雜或一邊是輕摻雜另一邊用重?fù)诫s材料 ,則能帶彎曲較小 ,電池開路電壓受到限制 。 aSi:H薄膜 的生長(zhǎng)由分離的硅烷原子的反應(yīng)顆粒吸附到生長(zhǎng)膜表面。因此 3SiH 聯(lián)結(jié)著懸掛鍵，對(duì)于生長(zhǎng)有著重要作用。為了在高沉積速率情況下便于形成緊密的硅網(wǎng)絡(luò)，抑制 2SiH 鍵的形成十分重要。一般 ,在太陽(yáng)能電池中對(duì)透明導(dǎo)電膜的要求是載流子濃度高、帶隙寬度大、光電特性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、較低的電阻率、機(jī)械強(qiáng)度高以及優(yōu)良的耐磨損性等。 i層起著載流子產(chǎn)生與收集的作用 ,i層太薄無法產(chǎn)生足夠的光生載流子 ,太厚則會(huì)出現(xiàn)死場(chǎng)而無法有效收集光生載流子。而穩(wěn)定性不高的問題，則主要是由于光致衰退而引起的，即 SW效率，近年來投入了大量的精力來研究光致衰退問題，光衰退隨著 i 層厚度的增大而增大，這是因?yàn)樵?i層產(chǎn)生的光生載流子復(fù)合 因內(nèi)建電場(chǎng)強(qiáng)度的減少而增大，對(duì) i 層內(nèi)建電場(chǎng)分布的計(jì)算，可看出隨 i層厚度的減小，最低電場(chǎng)強(qiáng)度增大，因此，解決穩(wěn)定性不高的問題則主要集中 41 在 i 層材料性能的改善上，而 解決這些問題的一個(gè)較好的途徑就是制備疊層太陽(yáng)能電池，疊層太陽(yáng)電池是使用對(duì)應(yīng)于不同太陽(yáng)光譜部分的不同光伏材料膜層來制作的。因此大量研究和實(shí)驗(yàn)都在做提高沉積速率同時(shí)不影響材料質(zhì)量的努力 。 3． 激勵(lì)源與生長(zhǎng)膜表面反應(yīng)，例如激勵(lì)源擴(kuò)散，化 學(xué)鍵，氫吸附或逃逸表面。制備非晶硅主要利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（ PECVD）、光化學(xué)氣相沉積（ photoCVD）和熱絲化學(xué)氣相沉積（ HWCVD）等，而最常用的技術(shù)是等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，即輝光放電分解氣相沉積技術(shù)。 Yang等研究了不同條件下光致衰減的情況，指出光照強(qiáng)度、光照時(shí)的電池溫度都影響光致衰減，而且電池在 500C以上光照時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)光致衰減的飽和現(xiàn)象。 aSi:H中比較良好的光電靈敏度系數(shù)應(yīng)高于 510 。與晶態(tài)半導(dǎo)體中施主能級(jí)的電子可以填充空著的受主能級(jí)起到補(bǔ)償作用一樣，非晶態(tài)半導(dǎo)體中費(fèi)米能級(jí)下的施主也會(huì)和費(fèi)米能級(jí)上的受主復(fù)合，嚴(yán)重影響非晶態(tài)半導(dǎo)體的電學(xué)性能。 能態(tài)中載流子可以認(rèn)為是自由載體（可以用波函數(shù)描述）可以拓寬到整個(gè)原子結(jié)構(gòu)，這些能態(tài)是非定態(tài)的稱為是拓寬能態(tài)。 840890 1?cm 的雙峰是二氫化物搖擺模型。如圖 2，氫純化后懸掛鍵的密度從沒立方厘米 2110 個(gè) 減少到 1510 1610 個(gè) ，相 當(dāng)于每一百萬個(gè)硅原子中存在不到一個(gè)懸掛鍵。在 aSi:H中相鄰原子聯(lián)結(jié)鍵角度和長(zhǎng)度發(fā)生較大偏離時(shí)會(huì)導(dǎo)致所謂的禁帶。非晶硅玻璃薄膜電池發(fā)電原理與單晶硅、多晶硅電池相似，當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池上時(shí)，電池吸收光能產(chǎn)生光生電子 — 空穴對(duì)，在電池內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴漂移到 P側(cè)，電子漂移 到 N 側(cè)，形成光生電勢(shì)，外電路接通時(shí)，產(chǎn)生電流。截至 20xx年年底，全球大約有 50家公司已經(jīng)或計(jì)劃生產(chǎn)硅基薄膜電池，領(lǐng)先的廠商主要包括夏普（日本）、三菱（日本）、 United Solar（美國(guó)）、 Ersol（德國(guó)）、新奧光伏（中國(guó)）、創(chuàng)益科技（中國(guó)）和佰世德太陽(yáng)能（中國(guó)）等。材料成本 主要?dú)w功于全部的 aSi:H模塊。 2. 消除 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電效率會(huì)隨著光照時(shí)間延續(xù)而衰減 的影響， 即 消除 所謂的光致衰退（ StaeblerWronski effect） 影響。因此該項(xiàng)目的實(shí)施，是走青海外貿(mào)之路、創(chuàng)名牌出口商品的需要。 12 發(fā)展目標(biāo)為：到 2040 年，光伏發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到 2 億千瓦（ 即200GWp），年發(fā)電量達(dá)到 3400億千瓦時(shí)左右。 四、市場(chǎng)應(yīng)用取得初步成效 從市場(chǎng)構(gòu)成分析，省內(nèi)光伏市場(chǎng)以解決農(nóng)村、牧區(qū)用電的離網(wǎng)發(fā)電為主，占累計(jì)裝機(jī)容量的 %，居光伏發(fā)電市場(chǎng)的首位；其次 為戶用電源，占累計(jì)裝機(jī)容量的 %。對(duì)于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中“沙子到冶金硅、多晶硅生產(chǎn)、硅錠 /切片” 3 個(gè)耗能比較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，電力成本低具有較大的優(yōu)勢(shì)。 3）電網(wǎng)容量與架構(gòu)理想 青海省電力負(fù)荷容量較小， 20xx 年度全網(wǎng)最大發(fā)電負(fù)荷為 398萬千瓦， 20xx 年預(yù)計(jì)全網(wǎng)負(fù)荷為 940 萬千瓦， 2020 年全網(wǎng)也僅 1670 萬千瓦左右。 5 有效地利用青海的綜合資源優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展太陽(yáng)光伏產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化青海省能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推動(dòng)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)青海省能源、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。 如下表 1列出了由國(guó)家發(fā)改委提供的未來幾十年預(yù)計(jì)我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況： 產(chǎn)業(yè)規(guī)劃 20xxE 2020E 2030E 2040E 裝機(jī)容量 30 萬 KWp 180 萬 KWp 1000 萬 KWp 10000 萬 KWp 年發(fā)電量 億 KWH 億 KWH 140 億 KWH 1500 億 KWH 發(fā)電比例 % 8% % % 表 1 全國(guó)太陽(yáng)能裝機(jī)容量及發(fā)電量規(guī)劃 太陽(yáng)能光伏發(fā)電是太陽(yáng)能利用的一個(gè)主要方面，目前 常用的太陽(yáng)能電池有單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅薄膜電池。隨著研究的深入與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的完善，非晶硅電池的質(zhì)量不斷提高，能量轉(zhuǎn)換效率從最初的 %已經(jīng)可以提高到 15%。 2） 土地等自然資源 青海省具有建設(shè)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)非常理想的土地資源。 7 2020 年青海省電網(wǎng)與周邊的西藏、新疆、甘肅等鄰省通過交流750KV 和177。通過引進(jìn)資金和技術(shù)，使全省多昌硅、單晶硅這一產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)鍵環(huán)節(jié)走在了全國(guó)前列；同時(shí)一批多晶硅、單晶硅錠片項(xiàng)目的 啟動(dòng)和實(shí)施，為全省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)、人才集聚創(chuàng)造了良好的條件。如何繼續(xù)加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，積極貫徹落實(shí)國(guó)家 11 產(chǎn)業(yè)政策，以資源高效利用為突破口，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，積極發(fā)展流光伏產(chǎn)業(yè)， 全力推進(jìn)工業(yè)項(xiàng)目建設(shè)，努力擴(kuò)大工業(yè)經(jīng)濟(jì)總量，在這一領(lǐng)域跟上全球的步伐，以及能夠走在全國(guó)前列，是我省重要的課題之一。大力發(fā)展高轉(zhuǎn)換率多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、單晶硅太陽(yáng)能電池制造產(chǎn)品。因此為了把非晶硅材料做成有效的太陽(yáng)能電池 ,常采取的結(jié)構(gòu)模式為 pin結(jié)構(gòu) ,p 層和 i層起著建立內(nèi)建電場(chǎng)的作用 ,i層起著載流子產(chǎn)生與收集的作用。盡管 aSi:H薄膜太陽(yáng)能電池各層的沉積技術(shù)是其最重要的制造工藝部分，但是成品還包括很多制造步驟影響太陽(yáng)能組件的總費(fèi)用。 多晶硅或單晶硅之生產(chǎn)程序可排放超過 10倍之有毒物質(zhì)（包括最 19 危險(xiǎn) 的氯硅烷）于 20xx年 8月，國(guó)務(wù)院總理溫家寶發(fā)布一項(xiàng)緊急指令，重申國(guó)家必須減少生產(chǎn)晶體硅，其中更是提到多晶硅屬于高耗能和高污染產(chǎn)品。 （ 2）經(jīng)濟(jì)效益 本項(xiàng)目的實(shí)施，新增固定資產(chǎn) 363 萬元，實(shí)現(xiàn)利稅 166 萬元，財(cái)政收入增加 100 萬元。 如此的規(guī)律性的原子排序用長(zhǎng)程有序來描述。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)在 aSi:H占主導(dǎo)地位，因此缺陷通常與懸掛鍵有關(guān)。 aSi:H 薄膜中氫的引入對(duì)薄膜的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等等性質(zhì)有著極大的影響。最近，據(jù)報(bào)道，基于 NMR 實(shí)驗(yàn)，由分子組成的氫占據(jù)了 aSi:H中所有氫中的 40%。正如之前提到的，懸掛鍵是 aSi:H中占主導(dǎo)地位的缺陷因素。因此，測(cè)量通常 是 在真空 或 惰性氣體的環(huán)境中進(jìn)行，樣品需要退火半小時(shí)到 C0150 來蒸發(fā)所有薄膜表面的潮氣。研究指出，含氫非晶硅中能夠產(chǎn)生光致亞穩(wěn)缺陷。影響非晶硅電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的主要因素有 :透明導(dǎo)電膜、窗口層性質(zhì) (包括窗口層光學(xué)帶隙寬度、窗口層導(dǎo)電率及摻雜濃度、窗口層激活能、窗口層的光透過率 )、各層之間界面狀態(tài) (界面缺陷態(tài)密度 )及能隙匹配、各層厚度 (尤其 i層厚度 )以及太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)等。 2. 氣 體控制系統(tǒng)包括質(zhì)量流量控制器和幾個(gè)氣閥來控制氣體流 37 動(dòng)，而氣體用來 沉積本征層和摻雜層和控制反應(yīng)室的壓強(qiáng)。然而，這些激勵(lì)源在生長(zhǎng)上的作用會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量差的薄膜，因此這些激勵(lì)源在等離子體中的影響應(yīng)該忽略。為了獲得更高沉積速率，兩種方法需要采用。為了減少入射光在窗口層處的損失 ,要求窗口層盡可能地薄 ,減少對(duì)光的吸收 ,但 窗口層過薄 ,會(huì)降低 pi 結(jié)內(nèi)建電場(chǎng) ,這對(duì)提高開路電壓不利。 42 3． aSi電池各層界面 由于界面處容易產(chǎn)生缺陷、懸掛鍵等復(fù)合中心 ,所以界面態(tài)狀況對(duì)電池的開路電壓和填充因子有非常顯著的影響 ,對(duì)界面有效地處理利于薄膜的沉積和減少界面的復(fù)合損失 ,利于提高電池的短路電流和開路電壓 VOC,因此高效率太陽(yáng)能電 池必須盡可能降低界面層的缺陷態(tài)密度。第二種方法的是研究和發(fā)展新的沉積技術(shù)，如熱絲化學(xué)氣相沉積（ HWCVD）技術(shù)，接觸反應(yīng)化學(xué)氣相沉積和熱膨脹等離子體化學(xué)氣相 40 沉積（ ETPCVD）技術(shù)。 因此，沉積過程是一個(gè)氣體和表面反應(yīng)的復(fù)雜 過程，可以由沉積系數(shù)控制，如：氣體成分，流速和壓強(qiáng)，能量密度和頻率，襯底溫度，電極幾何形狀等等。 4. 廢棄處理系統(tǒng)，由一個(gè)洗滌器 來處理出氣口的氣體。 在非晶硅薄膜太陽(yáng)電池的 pin結(jié)構(gòu)中，由于本征層的厚度最大，受 SW 效應(yīng)的影響最大，因此要克服非晶硅薄膜材料和電池中的 SW效應(yīng)，主要是要減少本征非晶硅硅層中的氫含量。 沒有摻雜的非晶硅薄膜由于其結(jié)構(gòu)缺陷 ,存在懸掛鍵、斷鍵、空穴等 ,導(dǎo)致其電學(xué)性能差而很難做成有用的光電器件。 暗電導(dǎo)決定于： ldwUId ?? （ 2） U 是外施電壓， I是測(cè)得電流， l 是電極長(zhǎng)度（ ～12cm）， w是兩電極間的距離（ ） ， d是薄膜的厚度。 進(jìn)一步而言，對(duì)于非晶態(tài)半導(dǎo)體價(jià)帶的帶尾，如果沒有被電子占據(jù)，則呈正電性，起施主作用；如果被電子占據(jù)，則呈電中性。 對(duì)于本征晶體硅，價(jià)帶和導(dǎo)帶被精確的 27 帶寬分離， Eg，并且?guī)拑?nèi)沒有能態(tài)。 aSi:H的特性不僅與氫的含量也與氫在硅中的結(jié)合形式有關(guān) ,因此研究膜中氫的含量和結(jié)合方式與淀積工藝條件之間的關(guān)系是薄膜制備中的重要問題。另外缺陷結(jié)構(gòu)是一個(gè)硅原子與五個(gè)近鄰原子聯(lián)結(jié)成鍵造成的。然而，在原子規(guī)模上有相似的原子組態(tài) , 即有四個(gè) 硅原子組成相鄰的共價(jià)鍵，在其近鄰的原子也有規(guī)則排列，但更遠(yuǎn)一些的硅原子其排列就沒有規(guī)律了。項(xiàng)目實(shí)施后年出口額 115 萬美元，對(duì)青海省出口創(chuàng)匯具有重要的意義。通用電氣公司最近 宣布，他們將改以薄膜太陽(yáng)能作為集團(tuán)未來的太陽(yáng)能項(xiàng)目發(fā)展重點(diǎn)，并在 20xx年開始生產(chǎn)。太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)和組件設(shè)計(jì) 取決于應(yīng)用的制造步驟和沉積順序的選擇。但是 ,非晶硅薄膜 太陽(yáng)能電池光電效率會(huì)隨著光照時(shí)間延續(xù)而衰減 ,即所謂的光致衰退 (SW效應(yīng) )效應(yīng) ,主要是因?yàn)?SiH鍵很弱 ,在光照下 H 很容易失去 ,形成大量 Si 懸掛鍵 ,并且非晶硅薄膜電池轉(zhuǎn)換效率低 ,一般在 10%左右。特別是進(jìn)入 21 世紀(jì)后，青海省對(duì)外貿(mào)易工作在省委、省政府的領(lǐng)導(dǎo)下，緊緊把握國(guó)際經(jīng)濟(jì)變幻和國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的時(shí)機(jī)，以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)發(fā)展全局，努力改善對(duì)外貿(mào)易的環(huán)境，對(duì)外貿(mào)易工作取得了新成績(jī)。發(fā)展階段如下： 1） 2020 年以前，光伏發(fā)電為全省電網(wǎng)補(bǔ)充電力 2020 年以前，青海省光伏發(fā)電的應(yīng)用重點(diǎn)是滿足省內(nèi)自身用電需求，利用青海省現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)，補(bǔ)充青海電網(wǎng)電力供應(yīng)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題，為快速發(fā)展的青海省工業(yè)和經(jīng)濟(jì)提供電力供應(yīng)保障。多晶硅提純制造業(yè)發(fā)展迅速，預(yù)計(jì) 20xx 年亞洲硅業(yè)（青海）公司、黃河水電集團(tuán)形成年產(chǎn) 3250t 多晶桂生產(chǎn)能力，青海華硅能源有限公司已形成單1000r 晶硅產(chǎn)能的目標(biāo)；以青海尚德尼瑪太陽(yáng)能電力有限公司為主的太陽(yáng)能電池組件封裝產(chǎn)業(yè)形成了 50MW 生產(chǎn)能力；太陽(yáng)能產(chǎn)品制造業(yè)方面，已形成青海新能源（集團(tuán)）有限公司為代表的 20 多家生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品不僅滿足青海省為中心的西部光伏電源區(qū)域市場(chǎng)，一 些產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷尼泊爾、蒙古、烏茲別克斯坦等國(guó)。青海省本地負(fù)荷小，但輸電網(wǎng)架構(gòu)非常完善，電壓等級(jí)高，電網(wǎng)四通八達(dá)。 青海省的荒漠和戈壁相對(duì)比較集中，廣闊而且平坦，無遮擋，地質(zhì)、地形和地貌等條件非常適合于建設(shè)光伏電站。 20xx年非晶硅電池 的世界總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到 ，占世界總產(chǎn)量的 %。） ................................................................................................. 40 項(xiàng)目的成果和技術(shù)來源、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況與歸屬 ................................................ 44 簡(jiǎn)述本項(xiàng)目國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、項(xiàng)目需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，并與國(guó)內(nèi)外此類產(chǎn)品及技術(shù)現(xiàn)行指標(biāo)進(jìn)行比較分析 ............................................................................. 45 第三章 項(xiàng)目產(chǎn)品市場(chǎng)分析 ............................................................................................. 48 本項(xiàng)目產(chǎn)品的主要用途、應(yīng)用領(lǐng)域、需求量及未來市場(chǎng)預(yù)測(cè)；項(xiàng)目產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)壽命期；相關(guān)替代產(chǎn)品及其競(jìng)爭(zhēng)力比較 ......................